Spin torque induced dynamics and spin fluctuation in nanoscale non-collinear antiferromagnets

纳米级非共线反铁磁体中的自旋扭矩引起的动力学和自旋涨落

• 批准号: 22K14558
• 负责人: 竹内 祐太朗
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14558/
• 关键词: スピントロニクス; 反強磁性体; フラストレーション; スピントルク; スピン軌道トルク; スピンゆらぎ; ノンコリニア

本研究遂行にあたり必須となるナノスケールノンコリニア反強磁性微細素子の作製手法を確立し、異常ホール効果をはじめとするその量子効果を観測することができた。作製した素子において、スピンゆらぎの指標である熱安定性の素子サイズ依存性を調べて、その熱安定性が一斉反転モデルと核生成反転モデルによって説明できることが示された。本研究を通して、反強磁性体におけるスピンゆらぎおよび熱活性反転の科学的知見が得られた。ノンコリニア反強磁性体/重金属のヘテロ構造においてスピン軌道トルクを作用させたときのその磁気構造のダイナミクスを調べた。その結果、ノンコリニア反強磁性体の磁気状態を表す磁気八極子が従来の強磁性体の磁気モーメントとは異なるスピンダイナミクスを示すことがわかった。加えて、ノンコリニア反強磁性体/重金属の基本波および高調波ホール測定を行うことで、ノンコリニア反強磁性体薄膜の磁気異方性やそれに作用するスピン軌道トルクの定量的な評価が実現された。また、ノンコリニア反強磁性体エピタキシャル薄膜においてその異常ホール効果と磁気異方性の膜厚依存性を調べた。ノンコリニア反強磁性体の2回対称の磁気異方性は膜厚の減少とともに増加し、その増加が格子ひずみによるものであることがわかった。本研究によって、ノンコリニア反強磁性体のスピントルクによる特異なダイナミクスが明らかになるとともに、その高効率な電気的制御のためのデバイス特性評価手法が確立された。

In this study, the method of manufacturing antiferromagnetic fine particles was established, and the quantum effect was measured. For example, if the temperature of the reactor is higher than the temperature of the reactor, the temperature of the reactor is higher than the temperature of the reactor. This study is based on scientific knowledge of antiferromagnetism and thermal activity. The structure of antiferromagnet/heavy metal is modulated by the action of magnetic field. As a result, the magnetic state of antiferromagnets is represented by the magnetic octupole and the magnetic state of ferromagnets is represented by the magnetic state of antiferromagnets. The quantitative evaluation of the effects of magnetic anisotropy on antiferromagnetic thin films was carried out by measuring the fundamental wave and high wavelength of antiferromagnetic materials and heavy metals. Anomalous effects and film thickness dependence of magnetic anisotropy of antiferromagnetic materials The magnetic anisotropy of the two-phase antiferromagnetic material decreases and increases with the increase of the film thickness. In this study, we established a method for evaluating the characteristics of antiferromagnetic materials with high efficiency and high efficiency.

项目成果

Thermal stability of non-collinear antiferromagnetic Mn3Sn nanodot

• DOI: 10.1063/5.0135709
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Yuma Sato;Y. Takeuchi;Y. Yamane;Juyoung Yoon;S. Kanai;J. Ieda;H. Ohno;S. Fukami

Size dependence of thermal stability factor in non-collinear antiferromagnetic Mn3Sn nanodot

非共线反铁磁Mn3Sn纳米点热稳定因子的尺寸依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Sato;Y. Takeuchi;Y. Yamane;J.-Y. Yoon;S. Kanai;J. Ieda;H. Ohno;S. Fukami
• 通讯作者: S. Fukami

Dot size dependence of thermal stability in non-collinear antiferromagnet Mn3Sn

非共线反铁磁体 Mn3Sn 中热稳定性的点尺寸依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Sato;Y. Takeuchi;Y. Yamane;J. Yoon;S. Kanai;J. Ieda;H. Ohno and S. Fukami
• 通讯作者: H. Ohno and S. Fukami

Unconventional octupole dynamics of a non-collinear antiferromagnet driven by spin-orbit torque

自旋轨道扭矩驱动的非共线反铁磁体的非常规八极动力学

• 发表时间: 2023
• 作者: J.-Y. Yoon;P. Zhang;C. -T. Chou;Y. Takeuchi;T. Uchimura;J. T. Hou;J. Han;S. Kanai;H. Ohno;S. Fukami;L. Liu
• 通讯作者: L. Liu

Chiral-spin rotation of antiferromagnetic Weyl semimetal Mn3Sn by spin-orbit torque,

反铁磁 Weyl 半金属 Mn3Sn 通过自旋轨道扭矩进行手性自旋旋转，

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Takeuchi;Y. Yamane;J.-Y. Yoon;R. Itoh;R. Takechi;K. Kishi;S. DuttaGupta;S. Kanai;B. Jinnai;J. Ieda;H. Ohno;and S. Fukami
• 通讯作者: and S. Fukami